Forschung

  • Forschungsschwerpunkte

    Multiscale Simulation of stimuli-responsive functional materials

    • Atomistic investigations of equilibrium and non-equilibrium dynamics
    • Development of evolutionary algorithms and machine learning strategies to parametrized first-principle based interatomic potentials
    • Modelling of molecular machines/switches, host-guest materials, transport phenomena, phase transition, surface restructuring, molecular self-assembly and (photo-/mecheno-)catalysis

  • Forschungsschwerpunkte

    TBA

  • Forschungsschwerpunkte

    • Ion transport mechanisms in liquid and polymeric electrolytes
    • Modelling of electron transfer processes
    • Reaction networks for electrochemical decomposition processes

  • Forschungsschwerpunkte

    Theorie funktionaler Nanostrukturen

    • Ab Initio Molekulardynamik
    • Theorie funktionaler Nanostrukturen
    • Nicht−adiabatische Simulationen photoinduzierter Prozesse
    • Simulation seltener Ereignisse
    • Berechnung freier Energieflächen

  • Forschungsschwerpunkte

    Grenzflächenphysik

    • Nanoscience, Nanotechnology
    • Scanning probes
    • Self oganized systems, Nanobiotechnology
    • Theory of tip/sample interactions

  • Forschungsschwerpunkte

    • Komplexe Systeme
    • Nichlineare Dynamik
    • Strukturbildung
    • Selbstorganization
    • Nichtlineare Lasedynamik
    • Zeitzeitverzögerte Systeme

  • Forschungsschwerpunkte

    • Structure and dynamics in soft and polymeric materials
    • In situ and in operando NMR studies of Li-ion batteries
    • NMR characterization of structure and ion dynamics in solid-state electrolytes
    • Development of solid-state NMR methods and analysis software

  • Forschungsschwerpunkte

    Untersuchung von Dynamik und Phasenverhalten Komplexer Systeme mittles Computersimulationen

    • Mechanismus der Ionenleitung in Elektrolyten (Polymere, ionische Flüssigkeiten, anorganische Systeme)
    • Linearer und nichtlinearer Transport sowie Phasenverhalten von ungeordneten Systemen
    • Thermodynamik und Phasenverhalten von DNA-, Protein- und Membransystemen
    • Strukturbildung auf Oberflächen bei Depositionsexperimenten

  • Forschungsschwerpunkte

    ... under construction ...

  • Forschungsschwerpunkte

    • medicinal chemistry
    • computational molecular design
    • cheminformatics
    • structure-based design
    • fragment-based design
    • artifical intelligence
    • data-driven decision making
    • design-synthesize-test cycle

  • Forschungsschwerpunkte

    Nichtgleichgewichts-Dynamik in Halbleitern, Supraleitern und Ferromagnetischen Filmen

    • Ladungsträgerdynamik in lokalisierten Halbleiter Strukturen
    • Phonondynamik und Exziton-Phonon-Wechselwirkung in Nanostrukturen
    • Nichtgleichgewichtsdynamik in Supraleitern und ultrakalten Fermigasen
    • Dynamik von Magnonen in ferromagnetischen Materialien und Nanostrukturen

  • Forschungsschwerpunkte

    Theoretische Organische Chemie

    • Reaktionsmechanismen
    • Nicht-kovalente Wechselwirkungen

  • Forschungsschwerpunkte

    Theoretische Chemie

    • Subsystem- und Einbettungsansätze in (zeitabhängiger) Dichtefunktionaltheorie
    • Wellenfunktion/DFT-Einbettungsschemata
    • Selektive Algorithmen für theoretische elektronische, vibronische und Schwingungsspektroskopie
    • Quantenchemische Methoden für Photosynthetische Systeme
    • Computerchemische Untersuchungen über Struktur, Eigenschaften und Reaktivität organischer Verbindungen

  • Forschungsschwerpunkte

    • Numerik Partieller Differentialgleichungen
    • Fehlerkontrolle und Adaptivität für Finite Elemente und Finite Volumen Verfahren
    • Modellreduktion für parametrisierte partielle Differentialgleichungen
    • Entwicklung und Analyse von numerischen Mehrskalenmethoden
    • Softwareentwicklung und Wissenschaftliches Rechnen

  • Forschungsschwerpunkte

    • Ladungsträger-Dynamik in ultradünnen Halbleitern
    • Phonon-Effekte in optisch angeregten Halbleiter-Quantenpunkten
    • Wechselwirkung von Nanostrukturen mit komplexen Lichtfeldern
    • Kontrolle von Licht durch Nanostrukturen

  • Forschungsschwerpunkte

    Ab−initio Zugang zur Struktur und zum elektronischen und optischen Spektren niederdimensionaler Systeme

    • Chemical bonding and geometric structure
    • Excited states: optical spectra
    • Interrelation between electrons and the atomic geometry
    • Femtosecond dynamics
    • Picosecond dynamics
    • STM Simulation

  • Forschungsschwerpunkte

    ... under construction ...

  • Forschungsschwerpunkte

    Selbstorganisation und Komplexität

    Die Arbeitsgruppe "Selbstorganisation und Komplexität" untersucht universelle Eigenschaften von Nichtgleichgewichtssystemen mit theoretischen und numerischen Methoden. Von besonderem Interesse sind dabei Methoden der nichtlinearen Dynamik wie Bifurkationsheorie und Musterbildung, welche mit Methoden der statistischen Physik und der Theorie stochastischer Prozesse kombiniert werden.

    Strukturbildung in Systemen passiver und aktiver weicher Materie

    Ein Schwerpunkt der Gruppe ist die Modellierung der Dynamik von komplexen Fluiden und weicher Materie. Diese ist oft grenzflächendominiert, d.h. sie wird durch Kapillarität und/oder Benetzbarkeit kontrolliert. Beispiele sind (angetriebene) Tropfen auf homogenen und heterogenen Substraten, (aktive) Flüssigkristalle und kolloidale Suspensionen, selbstangetriebene Tropfen, sowie mehrkomponentige Multilagensysteme. Ein wichtiges Ziel ist das Verständnis der strukturbildenden Wechselwirkungen von verschiedenen voneinander abhängigen diffusiven und advektiven Transportprozessen und Phasenübergängen. Die Einbeziehung von chemischen Reaktionen und chemo-mechanischen Kopplungen führt auf natürliche Art und Weise zu Fragestellungen, die verwandt sind mit Zelltransport, Gewebewachstum und Morphogenese, sowie der Bewegung von Mikroschwimmern.

  • Forschungsschwerpunkte

    Computational Chemistry

    • Reaktionsmechanismen (Intermediate, Übergangszustände)
    • Ungewöhnliche Elektronenstrukturen (z.B. leitfähige Polymere)
    • Flexible organische Moleküle (flache Energiehyperflächen)
    • Theoretische Untersuchung spektroskopischer Eigenschaften (IR, NMR, UV)

  • Forschungsschwerpunkte

    Strukturbiologie am Computer

    • Strukturelle Basis für Stammzell-Pluripotenz
    • Molekulare Simulationen von Protein/Nukleinsäure-Erkennung
    • Kooperative DNA-Erkennung, die kombinatorische Muster der Transkriptionsregulation ermöglicht
    • Faltung der Transkriptionsfaktoren und ihre Bedeutung für die DNA-Erkennung
    • Modellierung und Simulation der Transkriptionsfaktor/Nukleosom-Erkennung
    • Klassische atomistische molekulardynamische Simulationen
    • Enhanced sampling Simulationen und Berechnungen der Freien Energie
    • Coarse grained und Multiskalen-molekulardynamische Simulationen

  • Forschungsschwerpunkte

    Elektronenstrukturtheorie

    • Entwicklung von Quanten-Monte-Carlo-Methoden
    • Multiskalen-Modellierung komplexer Systeme (z.B. Chromophore in Proteinen oder Moleküle in Lösung)
    • Entwicklung von CHAMP - Cornell-Holland Ab-initio Materials Package, einem Quanten-Monte-Carlo-Programm zur Berechnung der Elektronenstruktur von Atomen, Molekülen und Festkörpern
    • Lichtempfindliche Proteine

  • Forschungsschwerpunkte

    Multiskalenmodellierung komplexer molekularer Systeme

    • Ansätze für adaptives QM/MM
    • Nicht-lokale Metaoptimierungsalgorithmen
    • verteilte Rechenstrukturen